compiler/rustc_trait_selection/src/traits/structural_match.rs

   1 use crate::infer::{InferCtxt, TyCtxtInferExt};
   2 use crate::traits::ObligationCause;
   3 use crate::traits::{self, TraitEngine};
   4
   5 use rustc_data_structures::fx::FxHashSet;
   6 use rustc_hir as hir;
   7 use rustc_hir::lang_items::LangItem;
   8 use rustc_middle::ty::query::Providers;
   9 use rustc_middle::ty::{self, AdtDef, Ty, TyCtxt, TypeFoldable, TypeVisitor};
  10 use rustc_span::Span;
  11 use std::ops::ControlFlow;
  12
  13 #[derive(Debug)]
  14 pub enum NonStructuralMatchTy<'tcx> {
  15     Adt(&'tcx AdtDef),
  16     Param,
  17     Dynamic,
  18     Foreign,
  19     Opaque,
  20     Closure,
  21     Generator,
  22     Projection,
  23 }
  24
  25 /// This method traverses the structure of `ty`, trying to find an
  26 /// instance of an ADT (i.e. struct or enum) that doesn't implement
  27 /// the structural-match traits, or a generic type parameter
  28 /// (which cannot be determined to be structural-match).
  29 ///
  30 /// The "structure of a type" includes all components that would be
  31 /// considered when doing a pattern match on a constant of that
  32 /// type.
  33 ///
  34 ///  * This means this method descends into fields of structs/enums,
  35 ///    and also descends into the inner type `T` of `&T` and `&mut T`
  36 ///
  37 ///  * The traversal doesn't dereference unsafe pointers (`*const T`,
  38 ///    `*mut T`), and it does not visit the type arguments of an
  39 ///    instantiated generic like `PhantomData<T>`.
  40 ///
  41 /// The reason we do this search is Rust currently require all ADTs
  42 /// reachable from a constant's type to implement the
  43 /// structural-match traits, which essentially say that
  44 /// the implementation of `PartialEq::eq` behaves *equivalently* to a
  45 /// comparison against the unfolded structure.
  46 ///
  47 /// For more background on why Rust has this requirement, and issues
  48 /// that arose when the requirement was not enforced completely, see
  49 /// Rust RFC 1445, rust-lang/rust#61188, and rust-lang/rust#62307.
  50 pub fn search_for_structural_match_violation<'tcx>(
  51     _id: hir::HirId,
  52     span: Span,
  53     tcx: TyCtxt<'tcx>,
  54     ty: Ty<'tcx>,
  55 ) -> Option<NonStructuralMatchTy<'tcx>> {
  56     // FIXME: we should instead pass in an `infcx` from the outside.
  57     tcx.infer_ctxt().enter(|infcx| {
  58         ty.visit_with(&mut Search { infcx, span, seen: FxHashSet::default() }).break_value()
  59     })
  60 }
  61
  62 /// This method returns true if and only if `adt_ty` itself has been marked as
  63 /// eligible for structural-match: namely, if it implements both
  64 /// `StructuralPartialEq` and `StructuralEq` (which are respectively injected by
  65 /// `#[derive(PartialEq)]` and `#[derive(Eq)]`).
  66 ///
  67 /// Note that this does *not* recursively check if the substructure of `adt_ty`
  68 /// implements the traits.
  69 fn type_marked_structural<'tcx>(
  70     infcx: &InferCtxt<'_, 'tcx>,
  71     adt_ty: Ty<'tcx>,
  72     cause: ObligationCause<'tcx>,
  73 ) -> bool {
  74     let mut fulfillment_cx = traits::FulfillmentContext::new();
  75     // require `#[derive(PartialEq)]`
  76     let structural_peq_def_id =
  77         infcx.tcx.require_lang_item(LangItem::StructuralPeq, Some(cause.span));
  78     fulfillment_cx.register_bound(
  79         infcx,
  80         ty::ParamEnv::empty(),
  81         adt_ty,
  82         structural_peq_def_id,
  83         cause.clone(),
  84     );
  85     // for now, require `#[derive(Eq)]`. (Doing so is a hack to work around
  86     // the type `for<'a> fn(&'a ())` failing to implement `Eq` itself.)
  87     let structural_teq_def_id =
  88         infcx.tcx.require_lang_item(LangItem::StructuralTeq, Some(cause.span));
  89     fulfillment_cx.register_bound(
  90         infcx,
  91         ty::ParamEnv::empty(),
  92         adt_ty,
  93         structural_teq_def_id,
  94         cause,
  95     );
  96
  97     // We deliberately skip *reporting* fulfillment errors (via
  98     // `report_fulfillment_errors`), for two reasons:
  99     //
 100     // 1. The error messages would mention `std::marker::StructuralPartialEq`
 101     //    (a trait which is solely meant as an implementation detail
 102     //    for now), and
 103     //
 104     // 2. We are sometimes doing future-incompatibility lints for
 105     //    now, so we do not want unconditional errors here.
 106     fulfillment_cx.select_all_or_error(infcx).is_empty()
 107 }
 108
 109 /// This implements the traversal over the structure of a given type to try to
 110 /// find instances of ADTs (specifically structs or enums) that do not implement
 111 /// the structural-match traits (`StructuralPartialEq` and `StructuralEq`).
 112 struct Search<'a, 'tcx> {
 113     span: Span,
 114
 115     infcx: InferCtxt<'a, 'tcx>,
 116
 117     /// Tracks ADTs previously encountered during search, so that
 118     /// we will not recur on them again.
 119     seen: FxHashSet<hir::def_id::DefId>,
 120 }
 121
 122 impl<'a, 'tcx> Search<'a, 'tcx> {
 123     fn tcx(&self) -> TyCtxt<'tcx> {
 124         self.infcx.tcx
 125     }
 126
 127     fn type_marked_structural(&self, adt_ty: Ty<'tcx>) -> bool {
 128         adt_ty.is_structural_eq_shallow(self.tcx())
 129     }
 130 }
 131
 132 impl<'a, 'tcx> TypeVisitor<'tcx> for Search<'a, 'tcx> {
 133     type BreakTy = NonStructuralMatchTy<'tcx>;
 134
 135     fn visit_ty(&mut self, ty: Ty<'tcx>) -> ControlFlow<Self::BreakTy> {
 136         debug!("Search visiting ty: {:?}", ty);
 137
 138         let (adt_def, substs) = match *ty.kind() {
 139             ty::Adt(adt_def, substs) => (adt_def, substs),
 140             ty::Param(_) => {
 141                 return ControlFlow::Break(NonStructuralMatchTy::Param);
 142             }
 143             ty::Dynamic(..) => {
 144                 return ControlFlow::Break(NonStructuralMatchTy::Dynamic);
 145             }
 146             ty::Foreign(_) => {
 147                 return ControlFlow::Break(NonStructuralMatchTy::Foreign);
 148             }
 149             ty::Opaque(..) => {
 150                 return ControlFlow::Break(NonStructuralMatchTy::Opaque);
 151             }
 152             ty::Projection(..) => {
 153                 return ControlFlow::Break(NonStructuralMatchTy::Projection);
 154             }
 155             ty::Closure(..) => {
 156                 return ControlFlow::Break(NonStructuralMatchTy::Closure);
 157             }
 158             ty::Generator(..) | ty::GeneratorWitness(..) => {
 159                 return ControlFlow::Break(NonStructuralMatchTy::Generator);
 160             }
 161             ty::RawPtr(..) => {
 162                 // structural-match ignores substructure of
 163                 // `*const _`/`*mut _`, so skip `super_visit_with`.
 164                 //
 165                 // For example, if you have:
 166                 // ```
 167                 // struct NonStructural;
 168                 // #[derive(PartialEq, Eq)]
 169                 // struct T(*const NonStructural);
 170                 // const C: T = T(std::ptr::null());
 171                 // ```
 172                 //
 173                 // Even though `NonStructural` does not implement `PartialEq`,
 174                 // structural equality on `T` does not recur into the raw
 175                 // pointer. Therefore, one can still use `C` in a pattern.
 176                 return ControlFlow::CONTINUE;
 177             }
 178             ty::FnDef(..) | ty::FnPtr(..) => {
 179                 // Types of formals and return in `fn(_) -> _` are also irrelevant;
 180                 // so we do not recur into them via `super_visit_with`
 181                 return ControlFlow::CONTINUE;
 182             }
 183             ty::Array(_, n)
 184                 if { n.try_eval_usize(self.tcx(), ty::ParamEnv::reveal_all()) == Some(0) } =>
 185             {
 186                 // rust-lang/rust#62336: ignore type of contents
 187                 // for empty array.
 188                 return ControlFlow::CONTINUE;
 189             }
 190             ty::Bool | ty::Char | ty::Int(_) | ty::Uint(_) | ty::Float(_) | ty::Str | ty::Never => {
 191                 // These primitive types are always structural match.
 192                 //
 193                 // `Never` is kind of special here, but as it is not inhabitable, this should be fine.
 194                 return ControlFlow::CONTINUE;
 195             }
 196
 197             ty::Array(..) | ty::Slice(_) | ty::Ref(..) | ty::Tuple(..) => {
 198                 // First check all contained types and then tell the caller to continue searching.
 199                 return ty.super_visit_with(self);
 200             }
 201             ty::Infer(_) | ty::Placeholder(_) | ty::Bound(..) => {
 202                 bug!("unexpected type during structural-match checking: {:?}", ty);
 203             }
 204             ty::Error(_) => {
 205                 self.tcx().sess.delay_span_bug(self.span, "ty::Error in structural-match check");
 206                 // We still want to check other types after encountering an error,
 207                 // as this may still emit relevant errors.
 208                 return ControlFlow::CONTINUE;
 209             }
 210         };
 211
 212         if !self.seen.insert(adt_def.did) {
 213             debug!("Search already seen adt_def: {:?}", adt_def);
 214             return ControlFlow::CONTINUE;
 215         }
 216
 217         if !self.type_marked_structural(ty) {
 218             debug!("Search found ty: {:?}", ty);
 219             return ControlFlow::Break(NonStructuralMatchTy::Adt(&adt_def));
 220         }
 221
 222         // structural-match does not care about the
 223         // instantiation of the generics in an ADT (it
 224         // instead looks directly at its fields outside
 225         // this match), so we skip super_visit_with.
 226         //
 227         // (Must not recur on substs for `PhantomData<T>` cf
 228         // rust-lang/rust#55028 and rust-lang/rust#55837; but also
 229         // want to skip substs when only uses of generic are
 230         // behind unsafe pointers `*const T`/`*mut T`.)
 231
 232         // even though we skip super_visit_with, we must recur on
 233         // fields of ADT.
 234         let tcx = self.tcx();
 235         adt_def.all_fields().map(|field| field.ty(tcx, substs)).try_for_each(|field_ty| {
 236             let ty = self.tcx().normalize_erasing_regions(ty::ParamEnv::empty(), field_ty);
 237             debug!("structural-match ADT: field_ty={:?}, ty={:?}", field_ty, ty);
 238             ty.visit_with(self)
 239         })
 240     }
 241 }
 242
 243 pub fn provide(providers: &mut Providers) {
 244     providers.has_structural_eq_impls = |tcx, ty| {
 245         tcx.infer_ctxt().enter(|infcx| {
 246             let cause = ObligationCause::dummy();
 247             type_marked_structural(&infcx, ty, cause)
 248         })
 249     };
 250 }